3D打印技術(shù)輔助下鎖定鋼板治療肱骨外科頸四部分骨折的應(yīng)用

劉超 徐亞非 唐理英 朱欣陽 盧國森

【摘要】 目的：探討3D打印技術(shù)輔助下肱骨近端解剖型鎖定鋼板內(nèi)固定在肱骨外科頸四部分骨折手術(shù)中的應(yīng)用。方法：納入2018年3月-2019年3月筆者所在醫(yī)院創(chuàng)傷骨科收治住院的肱骨近端四部分骨折患者6例，收集薄層CT數(shù)據(jù)，建模后用3D打印機(jī)制作1∶1骨折模型。術(shù)前在模型上模擬復(fù)位及手術(shù)過程，確定個體化的進(jìn)針入口、方向、進(jìn)針長度。真實(shí)手術(shù)使用模擬手術(shù)的復(fù)位順序，鋼板選擇及螺釘進(jìn)針入口、方向、長度數(shù)據(jù)行骨折內(nèi)固定，術(shù)后骨折愈合后采用Neer肩關(guān)節(jié)功能評定恢復(fù)效果。結(jié)果：6例完全采用了計(jì)劃固定方法，鋼板選擇及螺釘進(jìn)針入口、方向、長度數(shù)據(jù)與預(yù)手術(shù)一致，手術(shù)創(chuàng)口小，術(shù)后復(fù)查照片，固定滿意。術(shù)后半年內(nèi)骨折全部愈合，6例病例術(shù)后半年按照Neer肩關(guān)節(jié)功能評定標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)良1例，良好4例，一般1例，肩關(guān)節(jié)功能滿意。結(jié)論：肱骨近端四部分骨折內(nèi)固定手術(shù)治療難度大，3D打印技術(shù)指導(dǎo)醫(yī)師行肱骨近端四部分骨折有獨(dú)特優(yōu)勢，提前演練復(fù)位固定過程，達(dá)到術(shù)中較少出血，縮短手術(shù)時間的目的，臨床可行性良好，術(shù)后患者恢復(fù)快，功能滿意。

【關(guān)鍵詞】 3D打印 肱骨近端 四部分骨折 鎖定鋼板

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2020.10.017 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1674-6805（2020）10-00-03

Application of Locking Plate in Treatment of Four-part Fracture of Surgical Neck of Humerus Assisted by 3D Printing Technique/LIU Chao， XU Yafei， TANG Liying， ZHU Xinyang， LU Guosen. //Chinese and Foreign Medical Research， 2020， 18（10）： -43

[Abstract] Objective： To study the application of proximal humerus locking plate in fixing four-part fracture of surgical neck of humerus assisted by 3D printing technology. Method： Six cases of four-part proximal humerus fracture admitted to our hospital from March 2018 to March 2019 were collected. Then their data of thin-slice CT were collected， and 1 to 1 models were made with 3D printers. Before the surgery， the process of reduction and operation was simulated on the model to determine the entrance， direction and length of needle insertion individually. In the real surgery， the reduction sequence， plate selection and data of entry， direction and length of needle insertion were used for fracture fixation. The function of Neer shoulder joint was used to evaluate the recovery effect after fracture healing. Result： All six patients were treated with planned fixation method. The data of steel plate selection and screw entry， direction and length were consistent with preoperation. Based on the photographs reviewed after operation， the fixation was successfully fulfilled and the wound was small. After operative review photos， fixed satisfaction. All fractures healed within half a year after operation. 6 cases were evaluated according to Neer standard of functional evaluation of shoulder joint. 1 case was good， 4 cases were good， 1 case was general， the function of shoulder joint was satisfactory. Conclusion： The surgical treatment of four-part proximal humeral fractures is difficult and 3D printing technology has a unique advantage in guiding doctors in such kind of treatment. Early practice of reduction and fixation could reduce bleeding and shorten the operation time， which has a good clinical feasibility. After operation， the patients recover quickly and the function is successfully fulfilled.

[Key words] 3D printing technology Proximal humerus Four-part fracture Locking plate

First-authors address： Nanhai Hospital of Southern Medical University， Foshan 528000， China

我國工業(yè)化進(jìn)程導(dǎo)致肱骨近端四部分骨折并不罕見，一般由于高能量損傷造成，骨折粉碎嚴(yán)重，肱骨近端碎裂成四大塊，每塊均承擔(dān)肩關(guān)節(jié)不同的功能，不能通過保守治療達(dá)到滿意功能，每部分骨折塊都需要達(dá)到解剖復(fù)位，否則術(shù)后會存在不同程度的功能障礙，影響肩關(guān)節(jié)內(nèi)收、外展、外旋、內(nèi)旋，導(dǎo)致患者生活質(zhì)量明顯低于傷前，甚至致殘。鎖定鋼板的螺紋孔與帶有螺紋頭的鎖定螺釘后能一起形成角度固定，復(fù)位后的骨折塊嵌入在角度固定的螺釘之間，固定牢靠[1-2]。肱骨近端解剖型鎖定鋼板是固定肱骨近端四部分骨折的理想裝置[3]。由于肱骨外科頸四部分骨折手術(shù)治療的切口大、骨折復(fù)位難度大，鋼板塑形困難、手術(shù)操作復(fù)雜、手術(shù)時間長、出血不易控制;為暴露骨折端，長時間牽拉易造成肱動靜脈、臂叢神經(jīng)及腋神經(jīng)的損傷，出現(xiàn)術(shù)后肢體麻木及腫脹;術(shù)后容易出現(xiàn)內(nèi)固定失效、創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎、肩關(guān)節(jié)活動受限等并發(fā)癥，對創(chuàng)傷骨科醫(yī)師的手術(shù)能力提出挑戰(zhàn)。讓肱骨外科頸四部分骨折的內(nèi)固定治療變得更加容易操作是本課題研究的主題，本科室應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助指導(dǎo)實(shí)施肱骨近端四部分骨折的內(nèi)固定治療，取得了一定的進(jìn)展，具體如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2018年3月-2019年3月南方醫(yī)科大學(xué)南海醫(yī)院創(chuàng)傷骨科收住院的肱骨近端四部分骨折患者6例，男4例，女2例，年齡35～60歲。均為交通受傷導(dǎo)致的閉合性骨折，無臟器損傷，生命征平穩(wěn);2例合并鎖骨骨折;入院后1周內(nèi)手術(shù);6例患側(cè)肩關(guān)節(jié)周圍無感染病灶，排除病理性骨折、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎。

1.2 方法

1.2.1 術(shù)前準(zhǔn)備 術(shù)前常規(guī)檢查，患肢三角巾懸吊制動，消腫脫水止痛治療。術(shù)前拍肩關(guān)節(jié)正位片，64排薄層CT掃描加三維重建（圖1），使用MIMICS-17軟件建模完成后用3D打印機(jī)（RAISE 3D N2 Plus）打印出和實(shí)際骨折1∶1大小的模型（圖2），根據(jù)模型上肱骨近端骨折的特點(diǎn)，在模型下預(yù)復(fù)位及內(nèi)固定骨折;根據(jù)不同的骨折類型，確定合適的肱骨近端鎖定鋼板，提前塑性，確定螺釘?shù)拈L度及鋼板固定位置。

1.2.2 手術(shù)方法 全部采用臂叢麻醉，沙灘椅半坐臥位，患側(cè)肩下軟墊墊高;傳統(tǒng)胸大肌與三角肌之間入路，保護(hù)頭動脈;向外拉開三角肌，向內(nèi)拉開喙肱肌和肱二頭肌顯露肱骨近端。肱骨外科頸解剖鎖定鋼板由廈門大博醫(yī)療器械公司提供，解剖型設(shè)計(jì)，預(yù)彎少，能緊密貼附于肱骨;由鋼板向肱骨提供多角度的穩(wěn)定固定，具有較強(qiáng)的抗拔出力，鋼板上有小孔容許克氏針穿過行臨時固定。按照模型上復(fù)位的順序，2～3枚2.0 mm克氏針臨時固定肱骨近端以免旋轉(zhuǎn)，助手牽引后用遠(yuǎn)端對合近端，先復(fù)位內(nèi)側(cè)骨折，再復(fù)位外側(cè)骨折，直視下復(fù)位肱骨近端，透視輔助下保證肱骨頭關(guān)節(jié)面平整，復(fù)位后克氏針臨時固定，選用預(yù)手術(shù)的鋼板插入，緊貼骨質(zhì)避免卡壓軟組織及損傷神經(jīng)，鋼板放置在肱骨大結(jié)節(jié)以下，螺釘逐一固定后拔出臨時固定的克氏針，術(shù)中透視避免螺釘穿出關(guān)節(jié)面，活動肩關(guān)節(jié)無異常活動及骨折移位，如發(fā)現(xiàn)肩袖撕裂直視下縫合行肩袖修復(fù)，留置引流管1根，逐層縫合。

1.2.3 術(shù)后處理 引流量低于50 ml時拔出引流管，預(yù)防靜脈血栓，常規(guī)預(yù)防感染，消腫止痛對癥治療，術(shù)后第2天復(fù)查肩關(guān)節(jié)正側(cè)位片（圖3、圖4），術(shù)后5 d進(jìn)行肩、肘、腕關(guān)節(jié)的主動屈伸鍛煉，起床活動后三角巾懸吊患肢4周，術(shù)后3個月患肢正常活動。

1.3 觀察指標(biāo)及評價標(biāo)準(zhǔn)

對比真實(shí)手術(shù)與術(shù)前預(yù)手術(shù)的復(fù)位順序、鋼板長度、植入位置及植入螺釘長度等數(shù)據(jù)。拍片骨折愈合后采用Neer肩關(guān)節(jié)功能評定，總分100分，其中疼痛占35分，肩關(guān)節(jié)功能占30分，活動范圍占25分，復(fù)位情況占10分。肩關(guān)節(jié)功能恢復(fù)情況分級標(biāo)準(zhǔn)為：總分>89分為優(yōu)良，80～89分為良好，70～79分為一般，<70分為差。

2 結(jié)果

6例肱骨近端四部分骨折均在3D打印模型上進(jìn)行了模擬骨折復(fù)位固定操作，預(yù)先確定了復(fù)位順序、鋼板長度、植入位置及植入螺釘長度等數(shù)據(jù)，術(shù)中均利用3D打印技術(shù)制定的手術(shù)方案及數(shù)據(jù)，固定方案與術(shù)前方案一致;手術(shù)時間45～90 min，出血400 ml以內(nèi)，手術(shù)創(chuàng)口小，術(shù)后復(fù)查照片固定滿意。6例病例術(shù)后半年按照Neer肩關(guān)節(jié)功能評定標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)良1例，良好4例，一般1例。患者對肩關(guān)節(jié)功能滿意。

3 討論

由于珠三角交通及工業(yè)化事業(yè)發(fā)展，由暴力所致的肱骨近端四部分骨折逐年增多。由于肱骨近端四部分骨折移位情況復(fù)雜，個體差異較大，容易出現(xiàn)肩關(guān)節(jié)功能障礙及致殘，臨床手術(shù)治療有一定難度[4]。醫(yī)師對肱骨外科頸四部分骨折的細(xì)節(jié)了解來源于閱片，X線片及CT影像能提供清晰的資料，需要結(jié)合醫(yī)師扎實(shí)的解剖學(xué)基礎(chǔ)和臨床經(jīng)驗(yàn)在頭腦中構(gòu)建骨折的空間模型，個體差異性較大[5]。術(shù)者對復(fù)位和固定過程中可能遇到的困難難以準(zhǔn)確預(yù)估，容易出現(xiàn)手術(shù)時間長，出血多，甚至草草收場的結(jié)局[6]。近年來計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用的發(fā)展迅速，在骨科中的應(yīng)用并不少見，這為降低肱骨近端四部分骨折等復(fù)雜骨折的手術(shù)治療難度帶來可能。基于計(jì)算機(jī)圖像數(shù)據(jù)的3D打印技術(shù)根據(jù)薄層CT掃描數(shù)據(jù)一層一層地噴出融化的尼龍膠，最終打印出1∶1骨折模型。對模型的直接觀察，使肱骨外科頸四部分骨折的評估及分型變得有趣而簡單，骨折的細(xì)節(jié)直觀地呈現(xiàn)在術(shù)者面前，能精準(zhǔn)指導(dǎo)骨折的復(fù)位與固定。醫(yī)生可以在模型上實(shí)際動手固定，相對于傳統(tǒng)在心中構(gòu)思更能提前了解骨折固定的細(xì)節(jié);與科室同事討論手術(shù)方案時有效避免說的人和聽得的人在同一步驟上的理解偏差，直接而有效促進(jìn)交流[7]。在骨折模型上預(yù)手術(shù)的過程中提前展示了手術(shù)可能遇到的困難及意外情況，提前了解并解決這類問題能減少了實(shí)際手術(shù)時間及透視的使用次數(shù)，盡最大可能減輕了對患者的傷害。運(yùn)用3D打印模型進(jìn)行骨折修復(fù)前評估及合理的修復(fù)前規(guī)劃是本次研究的亮點(diǎn)。肱骨近端四部分骨折復(fù)位困難，復(fù)位后更是難以長時間維持復(fù)位，需要術(shù)中不停試錯，手術(shù)時間長，感染、軟組織缺血、出血，神經(jīng)血管牽拉等風(fēng)險相對較高。只有豐富手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師才能勝任肱骨近端四部分骨折的治療，需要手術(shù)醫(yī)生熟悉解剖及對CT片、DR片在頭腦中的構(gòu)圖才能完成，而對于一般的中年資醫(yī)師容易因術(shù)前準(zhǔn)備不充分導(dǎo)致術(shù)后手術(shù)效果欠滿意。醫(yī)師提前在骨折模型上進(jìn)行模擬手術(shù)操作，既可以個人獨(dú)自研究思考，又可以多人探討借鑒。在模型的操作過程中可以不受時間及麻醉限制，在不斷試錯的過程中準(zhǔn)確地幫助醫(yī)師找出最理想的復(fù)位順序，選擇最具把持力和穩(wěn)定性的螺釘植入方向及長度。提前在1∶1的模型上進(jìn)行手術(shù)操作，心得及數(shù)據(jù)在術(shù)中直接使用，把術(shù)中的試錯步驟移到術(shù)前。在實(shí)際手術(shù)中能做到直入主題，減少了軟組織剝離，保留周圍軟組織對骨質(zhì)的血供，利于骨折的愈合;縮短手術(shù)時間，降低出血量及感染風(fēng)險，避免長時間操作對臂叢神經(jīng)及腋血管的干擾，實(shí)現(xiàn)對肱骨近端四部分骨折手術(shù)治療又快又好的突破，增加了手術(shù)成功率。利用3D骨折模型向患者及家屬進(jìn)行病情和治療方案的講解比使用影像學(xué)資料更加通俗易懂，加深溝通程度，加快溝通效率，醫(yī)患雙方更加信任，對現(xiàn)在日趨緊張的醫(yī)患關(guān)系有所緩解[8-9]。

術(shù)前準(zhǔn)備工作不做好，術(shù)中反復(fù)復(fù)位、調(diào)整會加重骨折周圍軟組織的損傷，增加創(chuàng)面在空氣中暴露時間，影響骨折周圍血液循環(huán)，造成的并發(fā)癥是多方面的，如骨髓炎、皮膚軟組織壞死、骨折延遲愈合、不愈合、內(nèi)固定物失效等[10-11]。肱骨外科頸解剖型鎖定鋼板內(nèi)固定支架設(shè)計(jì)，可行骨膜外固定，保留骨折端血供，有利于骨折愈合[12-13]。本試驗(yàn)6例病例未出現(xiàn)骨折延遲愈合及不愈合情況可能和手術(shù)時間短，避免反復(fù)的操作損害軟組織血運(yùn)有關(guān)。

本次課題在1年的時間內(nèi)完成了6例3D打印技術(shù)輔助下肱骨外科頸四部分骨折的內(nèi)固定治療，效果滿意。1∶1大小3D打印骨折模型直觀地為肱骨近端四部分骨折臨床診療提供了豐富的信息，輔助模擬手術(shù)使肱骨近端四部分骨折的內(nèi)固定手術(shù)治療更為安全，目前3D打印機(jī)價格越來越便宜，成本進(jìn)一步降低，具有推廣的實(shí)際應(yīng)用價值。

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（收稿日期：2019-12-17） （本文編輯：馬竹君）